專利名稱：用于塑料袋的焊接裝置及加熱焊接裝置的加熱條的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及焊接塑料袋的領(lǐng)域，塑料袋諸如是那些用來限制污染物和 材料的那些塑料袋，污染物和材料需要裝于手套箱中，然后可以從手套箱 中將它們提取出來。
具體地，本發(fā)明涉及給焊接鉗子的加熱條供電的方式。
根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的主要應用涉及核工業(yè)，以及更特別涉及手 套箱中有毒材料的處理。
背景技術(shù)：
在涉及再加工或分解的某些工業(yè)活動的環(huán)境中，核工業(yè)需要提取置于 手套箱內(nèi)的各種物質(zhì)和材料。實際的提取借助于塑料袋進行，該塑料袋功 能上耦接到手套箱。這樣預先置于手套箱的要提取的物質(zhì)從手套箱穿過， 到塑料袋中。為了完全將其密封，則對塑料袋進行悍接是必須的。
在某些情況下，處理的材料和產(chǎn)品的特性和毒性要求裝它們的塑料袋 要具有很高的焊接質(zhì)量，目的是保證試劑和進行這些操作的操作者的安全， 以及轉(zhuǎn)移的有毒放射性元素無傳播。
在提交該專利申請時，實現(xiàn)塑料袋的該類型焊接的技術(shù)在焊接設(shè)備市 場占優(yōu)勢高頻發(fā)生器和基于加熱電阻器的組件。這兩種技術(shù)具有的缺點 大部分已知很長一段時間，并與使用的技術(shù)有關(guān)聯(lián)。
例如，關(guān)于高頻率發(fā)生器，現(xiàn)有設(shè)備具有相當大的體積。由此產(chǎn)生降 低的可操控性。該設(shè)備的另一主要缺點在于與它們的使用相關(guān)聯(lián)的危險， 因為該技術(shù)實現(xiàn)數(shù)千瓦的功率水平，電壓在3和5千伏之間，并且電流接 近1安，這引入不可忽視的燃燒危險，多個燃燒例子已導致工作中止。而 且，這些高頻發(fā)生器裝有功率三極管，其是源自非常古老的技術(shù)的元件， 且其供應仍然困難和相對昂貴。最后，該設(shè)備體積龐大且在通路受限的地 方難于使用。加熱電阻發(fā)生器的第二種類型是明顯不太成熟的。具體地，這些組件 將發(fā)電機和以電阻金屬條形式的加熱電阻器相關(guān)聯(lián)。它們明顯比高頻發(fā)生 器的危險小，且仍然保持大體積。而且，由該類型的設(shè)備產(chǎn)生的焊接很難 再現(xiàn)，且需要大量調(diào)整，這使得它們的應用非常不便。關(guān)于與這些不同類 型的發(fā)生器關(guān)聯(lián)的鉗子，它們并不是很容易操作，因為它們相對較重。而 且，由于存在彈簧它們不是非常容易打開，該彈簧是保持鉗子抓緊要焊接 的材料所必需的。
因此本發(fā)明的目的是提出通過加熱電阻器焊接塑料袋的另一種系統(tǒng)來 克服所述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為達該目的，本發(fā)明的第一個主要目標是加熱用于焊接鉗子的加熱條 的方法，給每個加熱條單獨提供電力。
根據(jù)本發(fā)明，建議給每個加熱條輸送電能的連續(xù)的電能波，并且以確 定方式隔開連續(xù)的電能波并從一個條相對于其它條偏移連續(xù)的電能波。
在主要實施方案中，當使用確定數(shù)量為N的加熱條時，能量分布是多 路傳輸型，每個波具有每個加熱周期的1/N的持續(xù)時間，每個波相對于其 它波偏移1/N的值，這樣輸送的電力總體是恒定的并在N個加熱條上是多 路傳輸?shù)摹?br> 可以設(shè)想能夠?qū)挾日{(diào)制輸送到加熱條的波。 也可設(shè)想測量加熱條的溫度。
本發(fā)明的第二個主要目標是為了氣密地密封塑料袋而焊接所述塑料袋 的開口的焊接裝置，所述裝置包括 -一個鉗子，其包括-*主體，
具有第一控制構(gòu)件并延長主體的第一顎形夾爪；以及
第二顎形夾爪， -在兩個顎形夾爪的一個上縱向安裝數(shù)個加熱條；以及 -電控制和供電裝置，通過電源線連接到所述鉗子上，以給每個所述加 熱條)提供電力。根據(jù)本發(fā)明，所述電力供電裝置具有多路傳輸輸送到每個加熱條的電
能的構(gòu)件，所述構(gòu)件即PID型三模式控制器，以給這些加熱條輸送連續(xù)的 能量波，并從一個加熱條相對于另一個偏移所述能量波，并且所述控制和 供電裝置包括調(diào)制波脈沖寬度的構(gòu)件。 多路傳輸使用構(gòu)件的優(yōu)選實施例。
也提供使用相對于鉗子的另一爪活動地安裝的上部顎形夾爪的受控機 械化構(gòu)件。
在該情況下，使用驅(qū)動螺桿/螺帽電動機的電動機作為緊固構(gòu)件是有利 的，該螺帽連接到鉗子的上部爪。
限制緊固扭矩的構(gòu)件也可完成該組件。 熱電偶也可設(shè)置在每個加熱條下面以測量溫度。
最后，限制組裝在鉗子上的第一控制構(gòu)件，以便操作者不需要進行詳 細調(diào)整。


閱讀下面的說明和四個附圖將更詳細描述本發(fā)明和其不同的技術(shù)特 點，四個附圖各自描繪
-圖l，根據(jù)本發(fā)明的裝置的部分分解等比例視圖； -圖2，示出熱電偶相對于加熱條的位置的圖示； -圖3，涉及三個加熱條的加熱周期的三個曲線圖； -圖4，涉及加熱條的加熱的圖示。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例。鉗子的主要部件是下部 爪1，上部爪2，固定到上部爪2的外殼3。該組件通過使得上部爪2相對 于下部爪1樞軸轉(zhuǎn)動的鉸鏈軸8來完成。應當注意的是可以借助于消聲塊 (sileiitblocs)將上部爪2相對于下部爪1旋轉(zhuǎn)安裝，消聲塊能夠經(jīng)受住碾 壓并能夠使得在焊接操作時抓緊袋子。
下部爪1裝配有至少三個腳5，其中之一設(shè)置在朝向下部爪1的遠端。 其它兩個靠近鉸鏈軸8設(shè)置。上部爪裝配有固定到所述上部爪上的工作柄6。外殼3通過靠近鉸鏈軸 8設(shè)置的抓握手柄4來完成，且具有控制面板7。用此方式，操作者能夠控 制多個焊接要素，即時間、溫度和使用的加熱條的波段。借助于按鈕，它 控制加熱周期的打開和關(guān)閉。
在該下部爪1中，在鉸鏈軸8的旁邊設(shè)置有機動化單元12，使得螺帽 系統(tǒng)的螺桿13投入使用成為可能，螺帽14與上部爪2成為整體。這樣， 致動電動機單元能夠使得上部爪2在下部爪1上打開和關(guān)閉。電動機單元 主要由小電動機組成。它可有利地借助于限制緊固扭矩來完成。
鉗子組件明顯地通過由電源線11連接到鉗子的電控制和供電裝置10 完成。
可給控制和供電裝置10提供兩個不同的電流源，即24伏交流電源或 電池提供的直流源。這能夠使得對作為整體的安裝實現(xiàn)最大自主性。應當 注意鉗子主體3由電子控制平臺占有，電子控制平臺保證組件的控制并通 過控制面板7的媒介接受來自操作者的各種數(shù)據(jù)。
借助于根據(jù)本發(fā)明的鉗子來進行袋子焊接的加熱條設(shè)置于上部爪2的 較低面9上。
圖2描繪互相平行并縱向低于下部爪2設(shè)置的三個加熱條15。諸如熱 電偶16的感溫探測器用于每個加熱條15。換句話說，熱電偶16設(shè)置在每 個加熱條15的下面。它們當中的每一個連接到形成控制和供電裝置10 — 部分的數(shù)據(jù)接收器17。
下面的段落將詳細描述組件的操作、使用的加熱方法以及控制和實現(xiàn) 該方法的不同方面。
在選擇的實施方案中使用三個加熱條。
本發(fā)明的主要思想是不在悍接階段同時給三個加熱條15提供電力。具 體地，同時加熱全部加熱條需要使用龐大和笨重的發(fā)生器。因此提出以連 續(xù)的方式分散電能，在任一次給單個加熱條15提供電力，例如以200微秒 的周期。
圖3示出了分別涉及三個加熱條的三個曲線圖。以粗線繪制并為時隙 形式的曲線描繪輸送到每個加熱條的電能。以中間線繪制的曲線18描繪每 個加熱條的溫度?？煽闯雠c其它加熱條相比，每個加熱條以偏移方式進行加熱。這樣，輸送到系統(tǒng)中的電能總體恒定。具體地，當停止向第一加熱 條輸送電能時，開始供應第二個加熱條，以及第二個和第三個條等等。
這樣，有可能很好地控制由作為整體的安裝在加熱條中實現(xiàn)的能量分 布，以保證由此產(chǎn)生的焊接質(zhì)量和重復性，同時不需要使用非常大功率的
發(fā)生器。使用多路傳輸電流發(fā)生器并使用PID型三模式控制器作為多路傳 輸電能的方式，PID換句話說就是比例-積分-微分。使用借助于脈沖寬度調(diào) 制的能量分散，以熱電偶的形式測量在每個加熱條下面的溫度。這樣，有 可能盡可能精密地操縱分散在每個加熱條中的能量，同時使用市場上存在 的半導體。使用PID型三模式控制器保證了每個加熱條處的規(guī)則的溫度。
由于這三個焊接在單操作中進行，必需將由電阻器組成的每個加熱條 加熱到給定的溫度以達到組成要被密封的袋子的塑料的熔融溫度。具體地， 如由曲線18所示，在每個加熱階段之間，加熱條稍微冷卻，但是不足以妨 礙焊接過程。如果希望在焊接階段最小化靠近組成加熱條的電阻器的溫度 幅度，需要以小于一秒的時間常數(shù)工作。例如，選擇每個加熱條的激活階 段為200ms，靜止階段400ms，在靜止階段不再向加熱條供應能量。
因此，周期時間在這種情況下是600ms。三模式控制器由8051型INTEL 微控制器引導。該組件與溫度測量系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，其在該情況下能夠使用K 型熱電偶，其使用范圍對應于設(shè)想的應用。在目前的應用中，微分作用復 位為O，因為沒有使用它。
對PID型三模式控制器的算法實施抗飽和裝置。因此，該類型的三個 分開裝置對它們中的每一個都可得到其各自的調(diào)節(jié)參數(shù)和其時間背景。
MAX 6675型熱電偶前置放大器與微控制器相關(guān)聯(lián)，具有內(nèi)部冷焊補償 系統(tǒng)，并通過數(shù)字構(gòu)件用該集成電路專用的NISO/MOSI型協(xié)議來詢問它。
關(guān)于在加熱條下面使用的熱電偶，建議選擇低直徑的熱電偶，以最小 化時間常數(shù)并盡可能接近加熱區(qū)設(shè)置它們而不與加熱區(qū)接觸，以便盡可能 接近實際的進行測量。
12C型數(shù)字傳輸總線已經(jīng)實施在在控制和供電裝置中，以利用系列存 取與EEPROM型存儲器通信，存儲器用作焊接鉗子的功能參數(shù)的存儲區(qū)。
圖4示出了加熱條的控制組件。因此通過熱電偶20對加熱條30進行 溫度測量。通過溫度發(fā)送器21的媒介發(fā)送到PID型三模式控制器。將其與預先設(shè)定的溫度23和其它參數(shù)24相比。將來自PID三模式控制器22的信 號傳輸?shù)絇WM型發(fā)生器26， PWM型發(fā)生器26由時基構(gòu)件25產(chǎn)生可變寬 度脈沖，通過諸如交流靜態(tài)繼電器的電力開關(guān)構(gòu)件27的媒介將該脈沖提供 給加熱條30。操作者可借助于開關(guān)28介入由發(fā)生器或電池29提供電能的 組件。脈沖寬度調(diào)制器使得有可能根據(jù)PID三模式控制器22的計算來改變 每個組成加熱條30的每個電阻器的激活時間值。
應當注意，在設(shè)想的實施例中，建議操作者僅預先對五個周期的時間 編程，以便簡化他的操作，同時使得他能夠適應不同的狀況。然而，控制 和供電裝置具有調(diào)整多個其它參數(shù)的許多可能性，諸如預先設(shè)定的溫度、 與PID三模式控制器有關(guān)的系數(shù)，使得它能夠適應要焊接的各種類型的材 料。該參數(shù)存儲在鉗子中，并且到控制和供電裝置的連接使其可能顯示和 修改所述參數(shù)，以適應不同焊接配置。
因此，特定調(diào)制能力使得能夠作為整體容易地使用設(shè)備。
鉗子的緊固性能對待進行的焊接的質(zhì)量有重大影響，并使得有可能保 證隨時間的特定再現(xiàn)性。而且，為了保證緊固扭矩的合適控制，對電動機 的供應電流進行測量，電壓應用到LINEAR TECHNOLOGY的LT 1298型 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。從而，在緊固時微控制器具有關(guān)于電動機的扭矩的信息， 該信息通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換型轉(zhuǎn)換器媒介直接數(shù)字地轉(zhuǎn)換。因此進行緊固扭 矩圖像的一體化，且一旦達到閾值，就切斷電動機的電供應。從而緊固鉗 子的機動化獲得了容易的使用。
關(guān)于在圖4中標記29的電源，普通電能源明顯地為交流的，如由干線 在220伏電壓提供的。在電壓用于供應焊接鉗子的情況下，如其所示，使 用提供24伏電壓的具有幾百伏-安功率的變壓器-降壓變壓器。
為了能夠在干線電力供應不可能的困難通路地方進行焊接，給組件提 供直流電池以保證電力供應。該裝置的第一優(yōu)點是其自主性。另一優(yōu)點是 能夠作為待進行的焊接的數(shù)量的函數(shù)選擇蓄電池。
應當注意，加熱條保持拉緊并由連接器連接，容納在鉗子主體3內(nèi)， 并且使用者難以接近它。
形成重量不超過4kg的鉗子控制和供電裝置組件。
現(xiàn)在將更詳細描述整個裝置的操作，其通過安裝在微控制器內(nèi)的程序進行。
控制和供電裝置的核心由定時為2毫秒的周期并用作整個組件的時基 的時鐘組成。
借助于控制面板7的按鈕進行焊接請求，按鈕耦接有數(shù)秒的最小按壓 時間。按鈕的詢問狀態(tài)是不變的。操縱鉗子的程序具有存儲和預定的設(shè)定 點，假定使用者具有五個編程的周期時間。
在靜止或不使用鉗子的階段時，程序的運行與加熱到接近設(shè)定值的序 列一致。該設(shè)定值在鉗子的不活動階段為0。另一方面，如果進行焊接請求， 則EEPROM存儲器提供設(shè)定值，然后這變?yōu)橛行У摹ｉ_始加熱條的加熱， 直到達到預定的設(shè)定溫度。PID型三模式控制器保證在每個加熱條上的溫度 穩(wěn)定并遵從設(shè)定值。
一旦周期結(jié)束，則冷卻周期開始，將其用信號通知使用者，并且它是 必須的，以便焊接不會在打開鉗子時撕裂鉗子。在冷卻周期結(jié)束時，系統(tǒng) 恢復到原始狀態(tài)，設(shè)定值復位為0。
關(guān)于鉗子的功能態(tài)的信息在RS232型的異步串聯(lián)上可獲得。除其它的 外，在所述信息中發(fā)現(xiàn)了三個加熱條的溫度和修改所有參數(shù)的可能性。該 連接使得有可能控制鉗子，其可用來精細調(diào)節(jié)調(diào)整參數(shù)，并可證明對組件 的維護非常有用。
本發(fā)明的優(yōu)點
能夠使得材料對使用者安全。 構(gòu)思是簡單的。
重量減小，并由此可操控性增強。 獲得了待進行的焊接的高可靠性。 可能在難以接近和/或缺少供電的地方進行焊接。
權(quán)利要求
1、一種焊接塑料袋的開口以氣密地密封所述塑料袋的焊接裝置，包括-鉗子(3)，其包括·鉗子主體(3)，·下部爪(1)；以及·相對于所述下部爪(1)活動地安裝的上部爪(2)，在兩個爪中的一個上縱向安裝的數(shù)個加熱條(15)，所述鉗子主體(3)與上部爪(2)構(gòu)成整體；以及-控制和供電裝置(10)，通過電源線(11)連接至所述鉗子(3)，以給每個所述加熱條(15)提供電力，其特征在于，所述控制和供電裝置(10)具有多路傳輸輸送到每個所述加熱條(15)的電能的構(gòu)件，所述構(gòu)件具體由PID型三模式控制器(22)組成，以給所述加熱條(15)輸送連續(xù)的能量波，并隨時間從一個加熱條(15)相對于另一個加熱條偏移所述能量波，以使得在每個時刻，只向單個加熱條(15)輸送電力，并且其特征在于，所述控制和供電裝置(10)包括調(diào)制脈沖寬度的構(gòu)件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，針對每個加熱條(15) 使用熱電偶(16)以進行溫度控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于，它包括相對于所述 下部爪(1)的所述上部爪(2)的受控機動化構(gòu)件(11， 12， 13， 14)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接裝置，其特征在于，所述受控機動化構(gòu) 件包括-驅(qū)動螺帽系統(tǒng)(13， 14)的電動機(12)，所述螺帽(14)連接至所述 上部爪(2);以及-限律,加于所述爪(1， 2)的緊固扭矩的構(gòu)件。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制和供電裝置(IO) 具有交流電源。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制和供電裝置(IO) 具有由電池提供的直流電源。
7、 一種加熱焊鉗加熱條(15)的方法，向每個加熱條(15)單獨提供 電力，其特征在于，所述方法包括向每個加熱條(15)輸送連續(xù)的電能波， 并且以確定方式隔開所述電能波并從一個條相對于另一個偏移所述電能 波，使得在每個時刻，給單個加熱條(15)提供電力。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，加熱確定數(shù)量N的加熱條(15)，其 特征在于，所述波具有1/N的持續(xù)期間，每個波相對于其它波偏移1/N的 值，使得總體輸送到組件的所述電力是恒定的，換句話說，使得多路傳輸 育遣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的加熱方法，其特征在于，進行所述波的寬度 的調(diào)制。
10、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱方法，其特征在于，進行所述加熱條 的溫度的測量。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)容許使用壓緊設(shè)備通過焊接來使塑料袋非常安全地密封。該裝置使用輸送到焊接鉗子的加熱條的電能的多路傳輸。具體地，以偏移和交替方式以一個接一個的連續(xù)波加熱條，以便，在每個時刻，只向一個加熱條提供電力。從而，輸送到加熱條的總體能量是相對恒定和低水平的。焊接用于在手套箱內(nèi)處理被污染材料的塑料袋的焊接鉗子的應用。
文檔編號B29C65/22GK101528444SQ200780034513
公開日2009年9月9日 申請日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者F·拉利, G·內(nèi)格里耶 申請人:阿雷瓦核廢料回收公司